Mossbauer таасири: ачылышы жана анын маанисин таасири

макалада эмне Mossbauer таасири жөнүндө сөз. Ошондой эле, мисалы, өлчөмү бир атомдун энергетикалык баскычтарында жана атом ядросунун, анда катуу жана жамааттык QuasiParticle сыяктуу түшүнүктөрдү ачып.

математикалык кызыктуу

ХХ-кылымдын биринчи он болгон аныкталды бир ачылыш, окумуштуулар математика олуттуу билимди талап кылган. калем саптын учундай эле көптөгөн ачылыштар, мындайча айтканда, кайра чакыртылып алынган: биринчи, алар теориялык жактан эсептелген жана андан кийин иш жүзүндө табылган.

Мисалы, бар тартылуу толкун 1910-жылы Эйнштейн менен алдын ала, бир гана 2016-жылы тажрыйбалык ырастай алышкан. эки нитрон жылдыздарга бириктирүүгө титирөө адамзаттын илим тартылуу өлчөөлөрдүн доорун ачуу менен жер бетиндеги токойчуга кармап жана белгиленген мейкиндикти жараткан. Бул жерде айтылган калыштуу эмес оордугу: атап айтканда, мындай изилдөө үчүн Mossbauer таасир наркы болуп саналат. Бирок, бул эреже эмес, тескерисинче өзгөчө болуп саналат. Көпчүлүк учурда, теоретик менен өткөргөн бири-биринин артынан кадам, бир изилдөөгө ылайык, анын математикалык баяндоо муктаждык пайда болду, ал эми терс корутунду жаңы, бирок кабыл алынган көз карандылыгынын жок божомолдорун болот. Mössbauer таасири Мындай окуялардын бири болду. Мындай "тарап" көрүнүш болуп саналат деген божомол жана Макс Планк 1900-жылдын жыйынтыгы боюнча билдирди. Бул электрондор жана ушул атом ядросун дүйнөдөгү бардык саны гана дискреттик баалуулуктарды талап кылынышы мүмкүн, деп quantized экендигин айтты. Ал өзүнүн ой-пикири боюнча, бул жөнөкөй эсептөө жасап эле математикалык куулук, болду. гана ылайыктуу жолу олуттуу физикалык маанисин көтөргөн эмес, сүрөттөө үчүн - анын өмүрүнүн акырына чейин, ал өлчөмү, мисал үчүн, же кичине мүмкүн болгон бөлүгү, жарык деп ишенишкен.

өлчөмү дүйнө

Бирок атомдордун масштабда эмне болуп жатканын шайкеш сүрөттөө кызыкдар башка окумуштуулар, мисалы, бир жыйынтыкка мүмкүнчүлүктөрүн карап, баары quantized деп берилген, аны басып алды. ядронун айланасында электрондор гана белгилүү орбиталар бир гана конкреттүү энергияны болот ядролору болушу мүмкүн. алардын ортосундагыларды озунуп, ядро гамма нурлары пайда. Mossbauer таасир аракет кайтып кандайдыр бир пайда алышы керек деп эсептейт, бирок андай болгон жок. Жалпысынан алганда, nanoworld турушун сүрөттөп бардык көлөмдө сандык жактан тийиш, - деп дискреттик болуп саналат. Бирок ал да, quantized экенин түшүндүрөт издерин жана элементардык бөлүкчөлөр массалык курсунун продукт катары көрсөтүлөт моменти, таптакыр башкача бир нерсе бар экенин унутпашыбыз керек. турган бул илим отчету Ошентип, Макс Планк ч, же минималдуу таасир наркын камтыйт, анын атактуу чечим алынган, бир жаңы доорду ачты. Бул доору болгон бир иллюзия эмес. кийин бул көрүнүш берилген Mossbauer колдонуунун, түшүндүрүүнүн, ХХ-кылымдын илими маанилүү максаттуу бири болуп калды.

Mössbauer күчүнө ачылышы

Жогоруда белгилегендей, теориялык тыянактар эксперимент колун кармап кетти. өсүмдүктөргө болгон кээ бир практикалык тыянактар түзмө-түз "тизе боюнча" чогултулган жана сыныктары материалдардын чыккан. Илимпоздор гана болуш Статусунда өзгөрүүлөр жок эмес, ошондой эле металл менен иштөө үчүн идишти, такта кесип мөөр жана орнотуу чогултуп алышкан. Албетте, лаборатория башчысы гана өздөрү камкордук көргөндөр жыйынтыктары жалпылышталалып берилген. Бирок, ар бир экспериментаторго да түзмөктөр конкреттүү максаттар үчүн арналган, ошондой эле түздөн-түз изилдөө, ошондой эле бир инженер болгон. Мен эч кандай өзгөчө жана Mossbauer таасири болду. изилдөөлөрдүн жетекчиси сунуштоосу боюнча аны ачуу Руслан Mossbauer өжөр доктордук, муздатуу бирдик ордуна, аны жылуулук өлчөө ыкмасы өзгөргөн жок болсо орун жок.

катуу

Бул бөлүктөн окурмандарга айтам теориясы, биринчи караганда ачык-айкын көрүнөт. Бирок, белгилүү болгондой, дайыма укмуштуу аракетин жүзөгө кыйын. Ошентип, биз азыр Түшүнбөгөндөргө Mossbauer таасир сөзмө-сөз, бир жолу бүтүндөй лаборатория иштеп кандай жөнөкөй сөз менен айтып бере алат.

катуу ылайык, адатта, кристаллдык абалынын бир затты билдирген. Бул учурда атомдордун ядролорунда ар кандай даражада электрондор кыскача, ал эми катуу мезгил-мезгили менен тордолгон түзөт. Албетте, металл ядро аркылуу белгилүү металлдык байланыш пайда болгон кристаллдар жалпыланган электрон бөлөк катары бар. электрон булут кристаллдык решётканын жүрүм-туруму менен башка нерселер менен алек болуп, өз алдынча мыйзам менен жашайт. салттуу иондук жана байланыштар алып кристаллдары, электрондор менен тыгыз "өз" тоголокту толугу менен байланыштуу. Бирок Алар ошол жерде, газ же суюктук караганда кошуна бездери ортосунда жылдыруу үчүн акысыз.

Алардын ичинде катуу белгиленген касиеттери гана химиялык элементтер, ошондой эле бири-бирине салыштырмалуу атомдордун симметриянын. көмүртек түзүмүнүн классикалык бир мисалы жумшак структурасы жана башка кубаттайт - оор табигый материал - алмаз. Ошондуктан бирдиги клетка байланыштуу жана симметрия кандай катуу органга көп дегенди билдирет. катуу касиеттери жана ал эмне Mossbauer күчүнө ачыкка чыгаруу болуп саналат. Анын табияты катары түшүндүрүлөт: бир катуу атомдор бардык байланышкан.

жамааттык quasiparticles

Азыр жетиштүү ири үч өлчөмдүү тордолгон ойлошот. модели абдан ылайыктуу туз үчүн: Na жана Cl дагы, антпесе, бир vertices жайгашкан. эптеп балансынын адатта жерди талкалап, бир атомду жана аны сууруп кармап алып, анда жетишерлик катуу байланыштуу ыраазычылык ал кошуна атомдорун жулуп кийин. Эсептөөлөр ядродогу кызматына өзгөрүшү үчүнчү максатында кошуналары боюнча кандайдыр бир олуттуу таасирин дегенде бар экенин көрсөтүп турат. Бул натрий "чогултуп" болсо, хлор атомдорду кошуна сууруп артынан, натрий атомдорду хлорду ага бир сырткы катмарынын төмөнкү дегенди билдирет. Бул таасири бардык багыттар боюнча узартылышы мүмкүн. Ал, адатта, төртүнчү даражадагы сунуудан чыгып кошуна арзыбаган болуп саналат. Бирок, алар нөл эмес.

Ошондуктан, эгер кандайдыр бир кристалл күчтүү "уруп" (мис, ага бир лазер же электрондук нур жиберүү), кристалл каша "толкундары" болот. Мындай жамааттык кыймылы өйдө же ылдый бир учурда, мис, сезип сменалык хрусталдай көптөгөн кошуна атомдор, phonons чакырды. Түшүнбөгөн Mossbauer таасири, биз майда барып, жок болот эле phonons башталгыч бөлүкчөлөрүн алып жүрүүгө табылган Силерге чындыкты айтып коёюн, сүрөттөө үчүн жеткиликтүү. Маселен, алар энергия quantized, алар толкун узундугу учурда ээ жана бири-бири менен өз ара алат. Ошентип, phonons жамааттык quasiparticles деп аталат. Алардын саны жана катуу дененин сапаты, алар пайда болгон түзүлүштү берилет. бул даана клетканын атомдор өлчөмүн, симметриялуу жана түрлөрүн билип, боло аласыз. phonon пайда да кристаллдык решётканын иондордун ортосундагы байланыштардын узундугу жана түрүн таасир этет.

топ теориясы

Катуу бүт электрондорду жана орбиталдарды жалпылайт бери (демек, алардын энергия), ошондой эле жалпы болушу керек. Биринчиден, биз электрондор Эрчиндорже деп бөлүкчөлөрдүн бул класска таандык экенин эстен чыгарбашыбыз керек. Fermí, Дирак жана Паули бир мамлекеттик системада, бир гана ушундай бөлүкчөсү болушу мүмкүн деп табылган. Биз туздарын Мисалы, кайтып келсе, биз, натрий жана хлордун иондору укмуштуудай сумманы түзгөн, тамак же эт чачып турган ар бир кристалл. Ошондо алардын ар бири бирдей орбитасында айланып электрон, бирдей санда. Бул кандай болушу мүмкүн? төмөнкүдөй бир катуу абалга алып келет: дагы бир атомдун бир орбитасына таандык болгон ядронун, башка энергия электрон бир аз башкача айланасында айланган электрон ар бир энергия. Ошентип, ал алынган: кристалл кысылган аймагын түзүү үчүн бири-бирине жетиштүү кичине айырмаланып өтө көп энергия санда бар болгон. phonons кичинекей болгондуктан, бир атом кыркалары киргизүү кыйынчылыктардан тез өтө күчтүү эмес. мааниге ээ болгон нерселердин баары жалпысынан жамааттык кыймыл болуп саналат. Ошондуктан, phonon энергия, ал энергетика тармагында "дегенге" эле. Ушул жана Mossbauer күчүнө негизделген.

электромагниттик шкала

заряддуу бөлүкчөлөрдүн кыймылы бир электромагниттик талаанын менен коштолот. Бул чындык, мисалы, бир планета жана спутниктер, аларды ээ эмне үчүн маселе, ал эми башкалар, коёт - жок. алардын жыштыгы жана энергетика боюнча электромагниттик толкундар класстарга бөлүнөт болот. Бул эки сыпат өз ара байланыштуу жана толкундун көз каранды. гана кыскача Mossbauer таасири кандай болот, окурман электромагниттик масштабдуу гамма-нурлануу жайгашкан жерде түшүнөт деп каралган. Ошондуктан, билъъдё масштабын ачып. Теориялык жактан алганда, алардын узундугун чектөө - өлчөмдөр ааламды. Бирок, мындай нурлануунун энергия каттоого мүмкүн эмес экенин абдан аз болмок. terahertz нурлануунун кыйла жогору жыштык. бир магнит талаасынын электрон-Көлдү Полимерлердин ийиминин толкундар, катуу excitons кыймылы: Бирок, бул радио толкундар абдан белгилүү бир шарттарда байкалган эмес. электромагниттик аралыктын дагы ачык-айкын, кийинки бөлүгү - Infrared нур. Бул жылуулук түрүндө энергиясын өткөрүп берет. Ал тургай жогорку көзгө көрүнө турган нурдун энергия. Адамдын көзү көргөн толкунун бир бөлүгү толугу менен масштабына салыштырмалуу кенедей эле болуп калат.

Кызыл жарык то энергия, ачык көк, ээ - жогорку. Ушуга байланыштуу, бул парадоксту белгилүү: дагы муздак суу көк менен көрсөтүлгөн, анын энергия кызыл жарык караганда жогору болуп саналат. электромагниттик масштабдагы кырмызы бөлүгү буга чейин эле бекем кире жетишээрлик жогорку жыштыгы бар экенин кийин. биздин планетанын башка жандуулар сыяктуу адамдар, кырмызы нурларды кабылдай жок экенин карабастан, биологиялык жандыктардын тийиштүү иштеши үчүн анын мааниси зор. кырмызы изилдөөнүн негизги булагы күн болуп саналат. Жогорку энергетика жана көптөгөн заттар кире жөндөмдүүлүгү X нурлары бар. Мындай нурлануунун булагы электр магниттик талаанын электрондордун басаъдоосу болуп саналат. электрондор да байланышкан, б.а. атомдорду жана эркин таандык болушу мүмкүн. медициналык аппараттар эркин электрондор тарабынан натыйжалуу ыкмасы болуп эсептелет. Акыр-аягы, оор жана өтө кыска толкун гамма-нурлануу болуп саналат.

Рентген нурлары жана гамма

аныкталды жана инженерияда Mossbauer таасири жана анын колдонуу, гамма нурлары жана рентген нурларына айырмалай керек. жараша энергия өсүшү жана, менен, толкун узундугу алар кагылышуулардын өтө ар түрдүү болуп саналат. Башкача айтканда, 5 picometres бир кичинекей толкун узундугуна ээ болгон гамма жана рентген нурлары бар. аларды даярдоо үчүн ар түрдүү ыкмалары. Жогоруда да айтылгандай, X-нур кийин электрон азайуусун пайда болот. Ошондой эле, (анын ичинде ядролук) кээ бир маселелерине мындай уран катары электронун ички катмарындагы жетиштүү оор атом, жоголот. Бирок, башка электрондордун ордун алып калышат. Мындай өткөрүп берүү, ошондой эле болуп Рентген нурларынын булагы. Гамма нурлары ядронун натыйжасы жогорку толкунданып мамлекеттин өтүү болуп саналат. Бул нур жогорку ара жөндөмүн жана ionizes атомдорду үчүн жетерлик бар. гамма нур бир атомдун ядросунда жаздады кийин калмак, бир деп аталган Жохан болушу керек. Бирок, иш жүзүндө, бул катуу дененин бир атомдун ядросунда болгон гамма нурлары менен өз ара таасири жок болуп жатат. Бул бир phonon түзүү, кристаллдай электрондук кошуундарга "Рия" болуп, ал кошумча энергия менен түшүндүрүлөт.

изотоптор

Mossbauer таасири жана аны менен тыгыз бир калыштуу менен байланышкан: кубулуш мезгилдик бардык химиялык элементтердин иш эмес. Ошондой эле, ал кээ бир заттарды изотоптор үчүн гана маанилүү. Окурман бир заматта эмне айтылганын эстешибиз изотоптордун унутуп калса. Бул ар бир атом электрдик жактан нейтралдуу экени белгилүү болду. Бул электрондук катмарында эле оң протон көп ядросунда дегенди билдирет. Бирок, негизги, ошондой эле акысыз бир нейтрон, бөлүкчө бар. Сиз ядросундагы санды түзөтүү бетинен өзгөртө турган болсо, электр бейтарап бузулган эмес, атомдун касиеттери бираз ёзгёргён. Мындан тышкары, бул жөнөкөй маселе бир топ эле туруктуу, ал эми оор изотоптордун ажыроолору жакын уулуу жана экенин болот. Жетишээрлик Mossbauer таасири менен мүнөздөлөт бетон элементтердин жана алардын изотоптордун, тизмеси. ⁵⁷ Fe айкындоо, мисалы, жалпысынан бул көрүнүш менен ишенген.

өлчөмү таасирин пайдалануу

бир же бир микроскопиялык дүйнөгө байланышкан башка гипотезага менен тастыкталат түшүмүн тажрыйбасы, көп учурда жеңил эмес. Мындан тышкары, бул кандай пайда алып белгисиз эле таасир Mossbauer алып келиши мүмкүн? аны пайдалануу, Бирок, бир канча кенен. кристаллдык касиеттерин изилдөө материалдары, натыйжасыз катуу жана чыйратылган comminuted күкүмү толгон бул өлчөмү көрүнүш аркылуу, анын ичинде пайда болот. Мындай маалымат практикалык бөлүктөн (теориялык жактан) чейин кыйла алыскы зарыл, жана өтө жакын адам сабактар - мисалы, дары катары. Ошентип, Mossbauer таасири жана аны пайдалануу да, күнүмдүк жашоодо, пайда көп алып теориялык ачылган, бир мисал катары каралышы керек.